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2018-04-25 02:49

Una lunga storia che sta per ricominciare

AUTO ELETTRICA

di: 
Francesco Mauro

Una ricostruzione della storia dell’applicazione dei motori elettrici ai mezzi di trasporto dimostra che questa tecnologia ha avuto in passato periodi e prodotti di successo, dalle prime auto elettriche ai filobus, ai minibus, alle macchine specializzate. Storia e tradizione, vantaggi ambientali e ingegneristici, oltre all’impegno di ricerca e sviluppo, indicano che l’auto elettrica ha un futuro importante anche in Italia.

Lo sviluppo moderno degli autoveicoli avviene in tempi relativamente simili per i diversi tipi di motore. Per le macchine a vapore il processo ha radici più lontane, a cominciare almeno dal matematico e ingegnere greco Erone di Alessandria (I-II secolo a.C.), che descrisse per primo una macchina a vapore, che chiamò eolipila e che era in qualche modo un lontano antenato del motore a getto. La strada per arrivare alla prima automobile a vapore era ancora lunga: dapprima l’invenzione e il perfezionamento della turbina (Taqi al-Din nel 1551 e Giovanni Branca nel 1629), del pistone (Denis Papin, 1690), per poter quindi realizzare una pompa ad acqua (Thomas Savory, 1698), poi un motore che generava un moto rotatorio (James Watt, 1763-1775), e finalmente il primo autoveicolo a vapore (il “carro” di Cugnot” di Nicolas-Joseph Cugnot, 1769), la prima locomotiva (William Murdoch, 1784) e, dopo la messa a punto del motore ad alta pressione (Richard Trevithick, 1801), la locomotiva moderna (George Stephenson (1825-1829) e l’autovettura a vapore moderna (Innocenzo Manzetti, 1864). La fase essenziale di questo processo di sviluppo era durata in pratica un secolo, dal 1763 al 1864. Ma già dall’inizio, era intuibile che l’applicazione veicolare principale del vapore (prima da legna, poi da carbone) sarebbe stata nel trasporto su rotaia di più vagoni in fila data la potenza trainante della locomotiva.

Lo sviluppo del motore a scoppio avviene più tardi. La messa a punto del motore a combustione è attribuita a Isaac de Rivaz (1802) e del primo vero motore a scoppio a due italiani, Eugenio Barsanti e Felice Matteucci (1853). Altre invenzioni seguono: l’uso del gas come combustibile (Etienne Lenoir, 1860), il motore a quattro tempi (Nikolaus August Otto, 1876), il motore a benzina (Enrico Bernardi, 1884, che nel 1894 aprirà la prima fabbrica d’auto italiana, la Miani & Giusti). La vera automobile moderna arriverà nel 1886 (Carl Benz e Gottlieb Daimler) per il motore a benzina e nel 1892 (Rudolf Diesel) per il motore a gasolio. Infine, importantissimo, lo sviluppo della frizione nel 1899, che rendeva possibile la messa in moto da fermo ed il cambio del rapporto di marcia. Di nuovo, lo sviluppo era durato circa un secolo, dal 1802 al 1899.

La scoperta dell’elettricità risale anch’essa ai tempi antichi, ma gli studi per le sue applicazioni industriali cominciano nel 1600 e fioriscono dal 1752 (Benjamin Franklin) al 1791 (Luigi Galvani, con la scoperta della bioelettricità), al 1800 (Alessandro Volta, con la messa a punto della pila zinco-rame), al 1821 (Michael Faraday, con la costruzione del primo motore elettrico). Lo sviluppo del motore elettrico di trazione per autoveicoli inizia poco più tardi, rispetto al motore a vapore ed a quello a combustione, con il modellino elettrico di Anyis Jedlik (1829) e la carrozza elettrica di Robert Anderson (1839). Il miglioramento è rapido: dal 1840 le batterie diventano ricaricabili ed entro il 1865 vengono nettamente migliorate, permettendo a Gastion Plante di costruire una vera auto elettrica. Le auto di questo tipo sembrano affidabili (primo record di velocità: 63,14 km/h di Gaston de Chassloup-Laubat, 1890).

La vittoria del motore a scoppio
Nel 1890-1891, con il lavoro di William Morrison, l’auto elettrica comincia l’espansione negli Stati Uniti e conquista l’egemonia tecnica e commerciale. Nel frattempo, Ernst Werner von Siemens (1882) ha inventato il filobus, che nel 1900-1901 viene introdotto a New York e nelle città tedesche. Lo sviluppo del motore elettrico di trazione è stato quindi rapido, dal 1829 al 1865, ma soprattutto ha avuto successo su strada e (con il tram) su rotaia.

Thomas Edison con un’auto elettrica nel 1913 (da una foto conservata presso lo Smithsonian).

La vittoria iniziale del motore elettrico si ripercuote anche in Italia, dove nel 1909 viene costruita dalla STAR di Torino la prima auto elettrica italiana, che viaggia a 30 km/h ed ha un’autonomia di 80-90 km. Nel frattempo, però, è stata fondata (1899) ed è operativa la FIAT, che ha puntato sul motore a scoppio.

La lotta fra i due tipi di motore è inevitabile – nonostante il tentativo, già allora, della Woods Motor (1911) di commercializzare un’ibrida elettrica-benzina – e si svolge essenzialmente in USA tra il 1910 e il 1925, concludendosi con la vittoria dirompente del motore a scoppio; almeno per quel che riguarda l’automobile, l’Europa segue a ruota.

Il tempo dei filobus
Il motore elettrico resiste vittoriosamente nel trasporto collettivo, non solo su rotaia, ma anche su strada. E questo fatto è di particolare importanza per la storia del trasporto italiano. La trazione elettrica ferroviaria, dopo una sperimentazione a partire dal 1898, viene avviata in Italia nel 1902 (per il tram ancora prima, nel 1890, a Roma, da Piazzale Flaminio a Ponte Milvio, un percorso già del tram a cavalli e antenato del mitico tram 1, oggi 2). Il filobus invece, a parte una breve esperienza a Roma presso Porta Pia agli inizi del ‘900, viene lanciato in Italia quando la benzina e il diesel sono da tempo egemoni, nel 1931 (a Torino e Mestre), sulla scorta di Parigi nel 1930.

Prima del filobus, si ha però la breve esperienza come mezzo pubblico delle “vetture auto elettriche”, costruite dalla società nazionale VAI, con una tecnologia basata sull’uso di accumulatori, e gestite dalle società del Gruppo Ugolini, che le ha acquistate dalla romana STU e ha creato (1926) servizi di trasporto per brevi percorsi a Roma, Trieste, Lucca e Bari, che continueranno a Roma, sotto egida Ugolini o ATAG, con un parco che arriverà a poco più di 30 vetture, fino al 1938.

L’evoluzione dell’uso del filobus come mezzo di trasporto collettivo urbano è particolarmente evidente nel caso di Roma. Nella capitale, con la riforma del 1930 sono stati eliminati i tram dal centro storico, ma la loro sostituzione con autobus non ha prodotto vantaggi in termini di velocità commerciale, mentre sono aumentati gli svantaggi: rumore (anche inquinamento atmosferico, ma allora non ci si pensava molto), manutenzione costosa e impegnativa e, man mano più importante, consumo di carburante. Tant’è vero che a Roma vengono sperimentati gli autobus a gasogeno (pomposamente chiamato “combustibile Roma”, volgarmente “carbonella”). Il filobus invece consuma elettricità, prodotta in abbondanza (per allora) dalle centrali idroelettriche, ed è efficiente come consumo. I costi di manutenzione di un filobus erano di circa la metà di quelli di un autobus, grazie alla robustezza e alla quasi assenza di manutenzione tipica dei motori elettrici.
Un filobus costava circa il 50 % in più di un autobus, ma con una durata di vita più che doppia (20–25 anni contro gli 8–10 di un autobus).
Gli stessi cavi aerei, peraltro parte di una rete già esistente per i tram, non avevano necessità di interventi manutentivi particolarmente complessi. Inoltre, in maniera inattesa, il filobus si dimostrerà manovrabile, anche perché il conducente può concentrarsi sulla guida al volante, e capace di affrontare forti pendenze (si pensi a Via Panisperna o Via Dandolo a Roma).

I primi filobus entrano in funzione a Roma nel 1937: le linee 137 e 138 in servizio al Flaminio. L’ATAG (oggi ATAC) acquista 32 vetture, 8 da ciascuna delle quattro industrie italiane che fabbricano filobus: Stanga di Padova, Breda, OM, FIAT, segno dell’interesse nazionale per questa tecnologia; vengono approntate le necessarie filo-rimesse; vengono acquisite 30 vetture a tre assi fabbricate da Alfa Romeo e Tecnomasio Italiano Brown Boveri. Nel 1938, vengono anche sperimentate vetture ibride elettrico-diesel ma con poco successo. Nel 1940, il parco filobus di Roma sarà di 275 vetture per 11 linee, più i “barrati”, per 315 km di rete aerea bifilare. Fra le linee famose, l’MB (poi 64) da Termini a San Pietro (la linea più frequentata dai turisti); l’NB (poi 62) da Piazza Bologna alla Stazione di San Pietro (con un incredibile percorso nel centro storico attraverso le strettissime Via de’ Prefetti, Via d’Ascanio, Via della Scrofa e al ritorno Via dei Pianellari, Via dei Portoghesi e Via della Stelletta); e il 115 (poi 71) dall’Esquilino a San Silvestro (con le salite ad alta pendenza di Santa Maria Maggiore e Via Panisperna).

Filobus a tre assi FIAT/Marelli del 1951 in circolazione su Ponte Vittorio Emanuele, proveniente da San Pietro in direzione del Lungotevere di sinistra, con Castel Sant’Angelo visibile sullo sfondo (fonte)

Dopo la guerra, nonostante i disagi e le distruzioni e persino il sequestro delle vetture come bottino da parte delle truppe tedesche in ritirata, nel 1948 la rete raggiunge di nuovo le dimensioni di prima della guerra, e anche le supera intorno all’Anno Santo del 1950; la situazione permane fino al 1957 quando il filobus, con l’avvicinarsi delle Olimpiadi del 1960, accusato di “inquinamento visivo” e di non muoversi bene negli “scorrimenti” causando ingorghi, inizierà una lunga agonia che terminerà nel 1972 con la sua scomparsa dalla città.

Il trattore e le altre macchine agricole elettriche
Sul finire del XIX secolo, l’uso del motore elettrico si estende anche alle macchine agricole a cominciare dai trattori, che nel frattempo hanno aperto la strada alla meccanizzazione dell’agricoltura, e sono stati dotati inizialmente di motori a vapore e poi di motori a benzina o diesel. Il trattore elettrico incontra però subito difficoltà nella fornitura di energia, a causa degli elevati consumi e dell’insufficienza delle batterie di allora. Questo porterà ad una serie di tentativi in cui l’elettricità veniva trasferita al trattore tramite cavi aerei (sul modello del filobus) o cavi volanti in parte appoggiati sul suolo (con la complicazione aggiuntiva che altri cavi venivano talvolta usati per pilotare da remoto le macchine e che potevano intralciare i movimenti). Non è forse un caso che fino agli anni ’30, molta sperimentazione con trattori elettrici venga condotta in paesi marginali rispetto all’industrializzazione: America Latina (primi anni del secolo), Russia sovietica (1937), Nuova Zelanda (anni ’30) e persino Italia (negli stessi anni in Emilia) – si tratta di paesi o eminentemente agricoli o impegnati ad aumentare la produzione agricola con apposite “campagne” autarchiche.

Un trattore elettrico (si noti il cavo elettrico) in Nuova Zelanda negli anni ’30 che traina una seminatrice, con accanto una macchina agricola trainata da cavalli (fonte).

In effetti, a partire dagli anni ’50, l’impiego dei motori elettrici in agricoltura si sposta nel settore delle macchine piccole, dove le dimensioni ridotte unite a batterie migliori permettono la costruzione di veicoli specializzati maneggevoli, non inquinanti, con scarsa necessità di manutenzione, bassi costi. Le aziende degli Stati Uniti (con colossi come la John Deer), del Canada, della Germania, ed in un certo periodo la piccola industria italiana, disegnano e commercializzano macchine elettriche specializzate per l’agricoltura, il giardinaggio, la hobbistica: “trattoretti” per falciatura e trasporto materiali, seminatrici e motocoltivatori, motofurgoni elettrici. La diffusione attuale di queste macchine è tuttora in ascesa e, per situazioni particolari come zone di difficile accesso, sono in uno stadio pre-commerciale piccoli trattori ibridi, a celle a combustibile, a fotovoltaico. Discendenti specializzati e talvolta robotizzati di queste macchine sono i “rover” per esplorazione extraterrestre, in ambienti estremi, sulla battigia, per l’intervento di disinnesco di esplosivi con controllo remoto.

La resistenza contro il motore a combustione
Negli anni 1970-1985, si ha l’apice del periodo in cui impera senza contrasti il motore a scoppio, nel trasporto collettivo come in quello individuale; persino su rotaia si raggiunge il minimo per quel che riguarda l’uso del tram. La bandiera dei veicoli elettrici è lasciata ai kart da tennis (disponibili fin dal 1932) e ai loro fratelli da lavoro, come quelli per le operazioni di carico/scarico e la sorveglianza nelle stazioni, oppure per i passeggeri con problemi di deambulazione negli aeroporti e in altre infrastrutture o, infine, la grande famiglia delle carrozzine per invalidi. Questi mezzi particolari sono ancora oggi ampiamente diffusi, e ad essi nel 2001 si è aggiunto il “segway”, un trasportatore personale a 2-ruote affiancate a batteria, munito di un sistema multi-giroscopico e dotato di sensori per il mantenimento dell’equilibrio, il cui impiego per il momento sembra limitato ad alcuni turisti urbani e ad addetti alla sicurezza in pattugliamento.

I “segway” al Colosseo (fonte).

Nel frattempo però, i problemi dei centri storici hanno riaperto le prospettive di sviluppo del mezzo collettivo elettrico, a cominciare dal minibus. A Roma, i minibus per il trasporto urbano erano stati dapprima quelli con motore a scoppio (dal 1981). Nel 1986, il Comune ha acquistato i primi minibus IVECO a trazione elettrica ad accumulatori, sostituiti nel 1996 dai Tecnobus Gulliver: molto più affidabili delle auto elettriche del 1925-1935, con velocità, autonomia, dimensioni, manovrabilità e prestazioni in salita che li rendono adatti al centro-città ed a situazioni particolari (parchi di divertimento, parchi tematici, “greenway”). Attualmente, il parco di minibus elettrici dell’ATAC è di 60 vetture, più 36 “mediobus” elettrici di prossima consegna. Nel parcheggio del Galoppatoio di Villa Borghese è previsto lo spazio per 125 bus elettrici.

Un minibus elettrico nel centro storico di Roma (fonte).

Dal minibus al ritorno dell’elettrico
Per contenere l’inquinamento atmosferico, nel 2005 Roma vedrà la ricomparsa del filobus, nella versione ibrida impiegata sulla Via Nomentana da Termini all’Ateneo Salesiano. È stato anche sviluppato dall’ENEA, e dichiarato d’interesse dalla Breda Menarini, un filobus elettrico senza filo che, grazie alla presenza di supercondensatori, può ricaricarsi volta in volta nel breve tempo di ogni fermata. Il Comune di Roma ha programmato la messa in opera di linee filoviarie, per buona parte su corsia riservata, nei tratti EUR Fermi–Torrino Mezzocamminio-Tor de Cenci (12 km), EUR Laurentina–Tor Pagnotta (5 km, attualmente nella fase terminale dei lavori) e Tor Pagnotta-Trigoria (5 km). Altre città hanno preso o stanno considerando iniziative analoghe.

E’ in questo quadro che stiamo assistendo al ritorno dell’auto elettrica, in nome di:
- minor inquinamento (abbattimento del rumore, azzeramento degli inquinanti atmosferici locali, riduzione del 50% delle emissioni di gas serra per l’intero ciclo),
- efficienza energetica (con un risparmio energetico medio dell’ordine del 40-50% rispetto ai veicoli con motore termico),
- minor costo del pieno (da ½ a circa 1/3 rispetto al convenzionale),
- bassi costi di manutenzione (anche se con alto costo iniziale).

Prospettive
Attualmente, in Italia sono disponibili diverse auto e furgoncini elettrici, ma soprattutto ENEL sta investendo nella costruzione di una rete di punti di ricarica.

Una piccola auto elettrica per uso urbano “made in Italy” (fonte).

Nel 2009, Comune di Roma ed ENEL hanno firmato un protocollo per la creazione di 150 nuovi punti di ricarica per veicoli elettrici (“colonnine di ricarica”), 100 pubblici e 50 ad uso privato. Quella romana dovrebbe essere un’esperienza pilota per poter meglio operare nelle città italiane nel prossimo futuro. Primo obiettivo è il passaggio alla trazione elettrica dei sistemi non convenzionali di trasporto collettivo (come il “car-sharing”), che senza una diffusione capillare delle colonnine sono, almeno oggi, seriamente limitati. Peraltro, per quel che riguarda i privati, ENEL punta non solo a stazioni di rifornimento, ma anche all’uso di impianti di ricarica condominiali o per abbonamento e degli stessi impianti casalinghi (plug-in).

Ai veicoli elettrici viene riconosciuta complessivamente una maggiore efficienza energetica rispetto a quasi tutti i motori a combustione interna. Un motore a benzina ha una efficienza energetica del 25-28%, un diesel si avvicina al 40%, mentre un motore elettrico a induzione in corrente alternata ha un'efficienza del 90%; e mantiene un notevole vantaggio anche tenendo conto della conversione della fonte primaria in elettricità e delle spese connesse.

Il World Energy Council ha simulato due diversi scenari di sviluppo per il 2050, uno basato su un forte intervento dei governi per pilotare i consumi e la scelta del mix energetico, l’altra lasciando ampi margini di autonomia alle forze di mercato: nel primo caso (denominato “via libera”) si prevedono 78% dei veicoli convenzionali a combustione interna a benzina o diesel e 22% di veicoli alternativi (ibridi, a gas, elettrici); nel secondo caso (denominato “a pedaggio”) le percentuali in pratica si invertono: 26% convenzionali e 74% alternativi.

In Italia, la macchina a vapore ha avuto il suo cantore (Carducci, 1863), e anche l’automobile con motore a scoppio (Marinetti, 1905); nessun poeta si è invece occupato dell’auto elettrica. Tuttavia è questa che oggi aspetta il cantore che rivesta di poesia la sua prossima fortuna commerciale.

Il trattore e le altre macchine agricole elettriche

Very interesting article indeed. Thanks

You wrote that an electric tractor was developed in Latin America at the beginning of the 20 century. Do you have more information about this tractor from latine america, (country, name and photo).

Thanks in advance
Best wishes
Marc